Vad är korund?

Korund (Al2O3) har rikliga råvarureserver, som står för cirka 25 % av vikten av jordskorpan. Det är billigt och har många utmärkta egenskaper. Det finns många olika kristaller av Al2O3, och det finns fler än tio sorters varianter rapporterade, men det finns tre huvudsakliga, nämligen α-Al2O3, β-Al2O3 och γ-Al2O3.

Tabellformig korund

γ-Al2O3 är en spinellstruktur som är instabil vid höga temperaturer och sällan används som ett enda material. β-Al2O3 är i huvudsak ett aluminat som innehåller alkalimetaller eller alkaliska jordartsmetaller. Dess kemiska sammansättning kan uppskattas av RO·6Al2O3 och R2O·11Al2O3, hexagonalt gitter, densitet 3.30~3.63g/cm3, 1400~1500. Det börjar sönderdelas vid ℃ och omvandlas till α-Al2O3 vid 1600℃. α-Al2O3 är en högtemperaturform, med en stabil temperatur så hög som smältpunkten och en densitet på 3.96~4.01g/cm3, vilket är relaterat till föroreningsinnehållet. Enhetscellen är ett skarpt prisma, som finns i form av naturlig korund, rubin och safir i naturen. α-Al2O3 har kompakt struktur, låg aktivitet, goda elektriska egenskaper och utmärkta mekaniska egenskaper. Mohs hårdhet är 9. α-Al2O3 tillhör det hexagonala kristallsystemet, korundstruktur, a=4.76, c=12.99.

Al2O3 har hög mekanisk hållfasthet. Ju renare Al2O3-sammansättningen är, desto högre hållfasthet. Den mekaniska styrkan kan användas för att tillverka apparatporslin och andra mekaniska komponenter. Resistiviteten hos Al2O3 är hög, den elektriska isoleringsprestandan är bra, resistiviteten vid rumstemperatur är 1015Ω·cm och den dielektriska styrkan är 15kV/mm. Med hjälp av sin isolering och styrka kan den göras till substrat, uttag, tändstift, kretsskal etc. Al2O3 har hög hårdhet, Mohs hårdhet på 9, plus utmärkt slitstyrka, så det används ofta för att tillverka verktyg, slipskivor, slipmedel, ritformar, lager, lagerbussningar och konstgjorda ädelstenar. Al2O3 har en hög smältpunkt och korrosionsbeständighet. Den har en smältpunkt på 2050°C. Den har god motståndskraft mot erosion av smälta metaller som Be, Sr, Ni, Al, V, Ti, Mn, Fe, CO och natriumhydroxid, glas och slagg. Det har också högt motstånd; det interagerar inte med Si, P, Sb, Bi i en inert atmosfär, så det kan användas som eldfast material, ugnsrör, glasdeglar, ihåliga kulor, fibrer och termoelementskydd, etc.

Al2O3 har utmärkt kemisk stabilitet. Många komplexa sulfider, fosfider, arsenider, klorider, nitrider, bromider, jodider, torra fluorider, svavelsyra, saltsyra, salpetersyra och fluorvätesyra interagerar inte med Al2O3. Därför kan den göras till deglar av ren metall och enkristalltillväxt, mänskliga leder, konstgjorda ben, etc. Al2O3 har optiska egenskaper och kan göras till ljusgenomsläppliga material för att göra Na-lamprör, mikrovågsskydd, infraröda fönster och laser oscillationskomponenter. Jonkonduktiviteten hos Al2O3 används som material för solceller och lagringsbatterier. Al2O3 används också ofta i keramisk ytmetalliseringsteknik.

Den huvudsakliga kristallina fasen av aluminiumoxidbaserad smält korund är korundfasen med en storlek på 1.0-1.5 mm och sammanflätade kristaller. Resten är spårmängder av rutil, aluminiumoxid och aluminiumtitanat, och är belägna inuti korundfasen eller mellan kristallfaserna. En liten mängd glasfas. I Kina, efter mer än tio år av outtröttliga ansträngningar, har smältprocessen av bauxitbaserad smält korund gjort stora framsteg, med en årlig produktionskapacitet på mer än 110,000 2 ton. Bauxitbaserad smält korund har framgångsrikt använts som råmaterial för olika brända tegelstenar och oformade eldfasta material. Till exempel kan den delvis ersätta tät korund i masugnsgjutgods och används som matrismaterial och granulärt material för att producera låg krypning. Tegelstenar med hög aluminiumoxid används för att ersätta vit korund i andra eldfasta Al3O2-SiOXNUMX-material för att framställa högpresterande produkter.

Smältning av brun korund bygger på grundprincipen att aluminium har större affinitet för syre än järn, kisel, titan, etc. Genom att kontrollera mängden reduktionsmedel reduceras huvudföroreningarna i bauxit genom reduktionssmältning, och de reducerade föroreningarna bildas. ferrokisellegeringar. Den separeras från korundsmältan för att erhålla brun korund med kristallkvalitet som uppfyller kraven och en Al2O3-halt över 94.5 %. Fe2O3 reduceras för att producera ferrokisellegering och avlägsnas under smältningsprocessen, men en liten mängd spinell som produceras av järnoxid och aluminiumoxid finns fortfarande kvar i produkten. TiO2 reduceras delvis till ferrokisellegeringen under smältningsprocessen, och en betydande del av det finns kvar i den bruna korunden, som är huvudfaktorn i färgningen av den bruna korunden. CaO och MgO är svåra att reducera under smältningsprocessen och det mesta av CaO och MgO i råvarorna finns fortfarande kvar i produkten. Även om Na2O och K2O kan förångas vid hög temperatur under smältningsprocessen, kan de inte reduceras och stanna kvar i den bruna korunden, vilket har stor inverkan på kvaliteten.

Brun korund

Råmaterialet av brun korund består av α-aluminiumoxidkristallkorn och en liten mängd glasfas, α-aluminiumoxidkristaller består av Al2O3 fast lösning innehållande Ti2O3, och glasfasen består mestadels av titandioxid och kiseldioxid och andra spåroxidation som finns i ljusbågsugnen.物组合。 Materialsammansättning. Dessa oxider utgör glasfasen och de har endast låg löslighet i aluminiumoxidkornens kristallstruktur. Ti2O3 är den enda oxiden som Ti kan lösa i aluminiumoxidkornen. TiO2 är den termodynamiskt stabila oxiden av Ti. Under smältningen och reduktionen av brun korund reduceras en del av TiO2 till suboxidation av titan. (Ti2O3), över 1000 ℃, kan syre diffundera in i Ga-aluminiumoxidkornen, oxidera Ti2O3 till mer stabil TiO2 och sedan slå in det i α-aluminiumoxidkornen, så det mesta av titandioxiden är α-aluminiumoxid En fast lösning av kristall korn finns.

Överskottet av TiO2 i brun korund kan inte stanna kvar i glasfasen utan reagerar med aluminiumoxid och bildar aluminiumtitanat (TiO2·Al2O3). Aluminiumtitanat är den tredje fasen vid gränsytan mellan a-aluminiumoxidkorn och glasfasen; Segheten hos brun korund ökar med tillväxten av TiO2-kristallkärnor. TiO2-fasen likformigt dispergerad i α-aluminiumoxidkristallkornen gör α-aluminiumoxidpartiklarna sega. Brun korund fast lösning Ti2O3 gör att brun korund ser blå ut.

Ti2O3 är den enda oxiden som Ti kan lösa i aluminiumoxidkornen. TiO2 är den termodynamiskt stabila oxiden av Ti. Under smältningen och reduktionen av brun korund reduceras en del av TiO2 till suboxidation av titan. (Ti2O3), över 1000 ℃, kan syre diffundera in i Ga-aluminiumoxidkornen, oxidera Ti2O3 till mer stabil TiO2 och sedan slå in det i α-aluminiumoxidkornen, så det mesta av titandioxiden är α-aluminiumoxid En fast lösning av kristall korn finns. Överskottet av TiO2 i brun korund kan inte stanna kvar i glasfasen utan reagerar med aluminiumoxid och bildar aluminiumtitanat (TiO2·Al2O3). Aluminiumtitanat är den tredje fasen vid gränsytan mellan a-aluminiumoxidkorn och glasfasen; Segheten hos brun korund ökar med tillväxten av TiO2-kristallkärnor. TiO2-fasen likformigt dispergerad i α-aluminiumoxidkristallkornen gör α-aluminiumoxidpartiklarna sega. Brun korund fast lösning Ti2O3 gör att brun korund ser blå ut.